El etanol, también conocido como alcohol etílico, se ha convertido en décadas recientes en una alternativa sostenible a los combustibles fósiles de los automóviles, por ser un recurso renovable. Ahora, podría también convertirse en materia prima para fabricar productos tradicionalmente manufacturados a partir del petróleo, reduciendo las emisiones de carbono que acarrean. Esto incluye combustibles y otros químicos de alto valor, ya que científicos desarrollaron un nuevo catalizador más eficiente en comparación a otros disponibles actualmente.
Según con la investigación publicada en la revista Angewandte Chemie International Edition, este consiste en transformar el etanol en C5+ cetonas, sustancia utilizada en la síntesis de estos productos. Los catalizadores se utilizan para acelerar las reacciones químicas y, para ser comercialmente viables, deben ser altamente activos mientras siguen generando selectivamente los productos químicos deseados. El catalizador de los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL, por sus siglas en inglés) condensa múltiples reacciones al mismo tiempo.
Principalmente, el etanol se combina con el catalizador a una temperatura de 370 grados celsius y una presión alta de 20 atmósferas produciendo sustancias que contienen más 70% de C5+ cetonas. Además, el catalizador permanece funcional más de 2 mil horas, aunque la meta final de los investigadores es conseguir una duración de 2 a 5 años.
Los científicos combinaron óxido de zinc y dióxido de circonio como catalizador. Esta mezcla de óxidos por lo general no es suficientemente selectiva para ser viable comercialmente, pero los investigadores agregaron paladio. Durante el proceso, el paladio y el zinc se alinean y comportan distinto a cuando están separados, catalizando sólo los pasos de reacción necesarios para la formación de C5+ cetonas.
Este catalizador puede utilizarse en la producción de 2-pentatona y/o 2-heptanona, sustancias involucradas en la fabricación de solventes derivados del petróleoy usados en la industria electrónica. Las C5+ cetonas también pueden utilizarse como intermediarios con el fin de producir mezcla de combustible, lubricantes, combustible para aviones y diesel. Los investigadores comentan que su catalizador es muy sensible, lo cual les permite realizar ajustes en la temperatura y la presión a fin de obtener la composición de producto deseada.
De acuerdo al Departamento de Agricultura de Estados Unidos, entre 2019 y 2020, 171 mil millones de metros cúbicos de maíz se destinaron a la producción de etanol. Se espera que esa cantidad crezca a 178 mil millones entre 2020 y 2021 y permanezca en ese nivel hasta el periodo 2027-2028, incrementando a 181 mil millones de metros cúbicos en 2028-2029, manteniéndose en ese nivel hasta 2030-2031.
Otros esfuerzos para alcanzar el desarrollo sostenible cuentan con la invención de un material capaz de separar el dióxido de carbono para su reciclaje. Además, de una nueva enzima capaz de degradar el plástico más rápido que otra enzima previamente desarrollada con este propósito.
Dada la necesidad de disminuir las emisiones de dióxido de carbono derivadas de la quema de combustibles fósiles, son necesarios cada vez más procesos que faciliten el desarrollo sostenible con el uso de recursos renovables. Tal es el caso de este catalizador desarrollado para convertir con mayor eficiencia el etanol en combustibles y otros químicos de alto valor.
